Spesifikk tyngdekraft: Når tyngdekraften ikke er spesifikk nok

Stoffets egenvekt er forholdet mellom dets tetthet til et spesifisert referansestoff. Dette forholdet er et rent tall, og inneholder ingen enheter.

Hvis tyngdekraftsforholdet for et gitt stoff er mindre enn 1, betyr det at materialet vil flyte i referansestoffet. Når tyngdekraftsforholdet for et gitt materiale er større enn 1, betyr det at materialet vil synke i referansestoffet.

Dette henger sammen med oppdriftsbegrepet. Isfjellet flyter i havet (som på bildet) fordi dens spesifikke tyngdekraft i forhold til vannet er mindre enn 1.

Denne stigende vs. synkende fenomen er årsaken til at begrepet "spesifikk tyngdekraft" brukes, selv om tyngdekraften i seg selv ikke spiller noen vesentlig rolle i denne prosessen. Selv i en vesentlig annerledes gravitasjonsfelt, ville tetthetsforholdene være uendret. Av denne grunn ville det være langt bedre å bruke uttrykket "relativ tetthet" mellom to stoffer, men av historiske grunner har uttrykket "spesifikk tyngdekraft" holdt seg rundt.

For væsker er referansesubstansen vanligvis vannet, med en tetthet på 1,00 x 10³ kg / m³ ved 4 grader Celsius (vannets tetteste temperatur), brukt til å bestemme om væsken vil synke eller flyte i vann. I lekser antas dette vanligvis å være referansestoffet når man jobber med væsker.

For gasser er referansestoffet vanligvis luft ved romtemperatur, som har en tetthet på omtrent 1,20 kg / m³. I lekser, hvis referansestoffet ikke er spesifisert for et spesifikt tyngdekraftsproblem, er det vanligvis trygt å anta at du bruker dette som referansestoff.

Spesifikke tyngdekraften (SG) er et forhold mellom tettheten av stoffet av interesse (ρ_Jeg) til tettheten av referansestoffet (ρ_r). (Merk: Det greske symbolet rho, ρ, blir ofte brukt for å representere tetthet.) Det kan bestemmes ved bruk av følgende formel:

SG = ρ_Jeg ÷ ρ_r = ρ_Jeg / ρ_r

Nå med tanke på at tettheten er beregnet fra masse og volum gjennom ligningen ρ = m/V, betyr dette at hvis du tok to stoffer med samme volum, kunne SG bli skrevet om som et forhold mellom deres individuelle masser:

SG = ρ_Jeg / ρ_r

SG = m_Jeg/ V / m_r/ V

SG = m_Jeg / m_r

Og siden vekten W = mg, som fører til en formel skrevet som et vektforhold:

SG = m_Jeg / m_r

SG = m_Jegg / m_rg

SG = W_Jeg / W_r

Det er viktig å huske at denne ligningen bare fungerer med vår tidligere antakelse om at volumet til de to stoffene er like, så når vi snakker om vekten til de to stoffene i denne siste ligningen, er det vekten av like volumer av de to stoffene.

Så hvis vi ønsket å finne ut den spesifikke tyngden av etanol til vann, og vi vet vekten til en liter vann, da må vi vite vekten til en gallon etanol for å fullføre beregning. Eller, vekselvis, hvis vi visste den spesifikke tyngden til etanol til vann, og visste vekten på en gallon vann, kunne vi bruke denne siste formelen for å finne vekten til en gallon av etanol. (Og vel vitende om at vi kunne bruke den til å finne vekten til et annet volum etanol ved å konvertere. Dette er slags triks som du godt kan finne blant lekseproblemer som inneholder disse konseptene.)

Spesifikk tyngdekraft er et konsept som dukker opp i en rekke industrielle anvendelser, spesielt når det gjelder flytende dynamikk. For eksempel, hvis du noen gang har tatt bilen din inn for service og mekanikeren viste deg hvordan små plastkuler fløt i transmisjonsvæsken, har du sett spesifikk tyngdekraft i aksjon.

Avhengig av den spesifikke applikasjonen det gjelder, kan disse næringene bruke konseptet med et annet referansestoff enn vann eller luft. De tidligere forutsetningene gjaldt bare lekser. Når du jobber med et ekte prosjekt, bør du vite helt sikkert hva din spesifikke tyngdekraft refererer til, og ikke skulle trenge å gjøre antagelser om det.